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八戸市マイクログリッドにおける需給制御・自立運転技術の開発と実証

八戸マイクログリッド実証システムの全体像

図1 八戸マイクログリッド実証システムの全体像

 出力不安定な再生可能エネルギーの有効活用手段として、地域レベルで電力や熱需給を維持し、送電系統の負担を軽減できるマイクログリッドが注目されている。

 本研究では、100%再生可能電源と実需要家からなるマイクログリッドを八戸市に構築し、約3年に渡って安定運用すると共に、大規模災害や離島などを想定したマイクログリッドの自立運転(商用系統から完全に切り離した運転)を、負荷制限することなく、1週間にわたり実証した。

 マイクログログリッドを構成する電源は、太陽光発電、バイオガス発電、風力発電、蓄電池からなる。時々刻々と変化する太陽光・風力発電や負荷変動に1秒周期で追従しつつ、運用コスト・CO2削減の面で最適制御する需給制御技術を開発することによって、商用系統との連携潮流を常に一定に維持した。再生可能電源のみでも、制御技術の高度化によって電力の安定供給が可能であることを実証した。また、離島などの小規模独立系統では問題が顕在化する負荷電流の三相不平衡も、太陽光発電のパワーコンデショナーを活用した逆相電流補償技術を開発することによって低コストで実現し、その有効性を確認した。

 地球温暖化対策の一環として、太陽光発電など再生可能エネルギーによる発電システムの普及が進んでいる。これらの電源は、エネルギー源が天候・天気に左右されるため、出力が不安定であり、電力の安定供給という面では化石燃料の発電システムに劣るというデメリットがある。そのデメリットを克服する手段として、複数電源の組合せ、それらを最適制御するマイクログリッドの研究開発が世界的に進んでいる。

 そのような情勢の中、本研究はNEDO委託事業として、系統のリアルタイム計測・制御をベースに、最適化技術を駆使した高度な需給制御や、三相不平衡などの電力品質補償技術を開発し、その有効性を実証している。これらの技術は、近年注目されているスマートグリッドの一機能として、そのまま展開可能である。

 また、実系統での100%再生可能エネルギーによるマイクログリッドでの自立運転は世界初であり、離島への再生可能エネルギー普及や、海外僻地など未電化地域への貢献が期待できる。

 電気学会は、この成果を称えて、高野富裕氏、小島康弘氏、天満耕司氏(三菱電機(株))に、2010年、電気学会振興賞(進歩賞)を贈呈した。


文献

[1] 天満耕司,河野良之,下村 勝,片岡道雄,合田忠弘,上坂 真、マイクログリッド自立運転時の電力品質維持手法の提案と開発、2006年、電気学会論文誌B Vol. 126, N0. 10, pp. 1032-1038
[2] 小島康弘,古塩正展,中村静香、マイクログリッド向け需給制御機能の開発と実証検討、2008年、電気学会論文誌B Vol. 128, No. 2, pp. 429-436
[3] 高野富裕,小島康弘,天満耕司,下村 勝、八戸市マイクログリッドにおける自立運転の実証、2009年、電気学会論文誌B Vol. 129, No. 4, pp. 499-506
[4] K. Temma, Y. Kono, M. Shimomura, M. Kataoka, T. Goda, and S. Uesaka、Proposal and Development of Power Quality Improvement Method under Islanding Operation in a Micro-Grid、2006年、IEEJ Transactions on Power and Energy, Vol. 126, No. 10, pp. 1032-1038.
[5] Y. Kojima, M. Koshio, and S. Nakamura、Development and Evaluation of Control System for Microgrid Supplying Heat and Electricity、2008年、IEEJ Transactions on Power and Energy, Vol. 128, No. 2, pp. 429-436.
[6] T. Takano, Y. Kojima, K. Temma, and M. Shimomura、Isolated Operation at Hachinohe Micro-Grid Project、2009年、IEEJ Transactions on Power and Energy, Vol. 129, No. 4, pp. 499-506.

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キーワード

マイクログリッド、再生可能エネルギー、自立運転、電力系統、電力品質、分散型電源
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